Транзисторный инвертор с широтноимпульсной модуляцией

 

И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советск нк

Социалистических

Республни 1696586

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву— (51)М. Кл .

Н 02 М 7/5 7

{22)Заявлено 21.10.77 (21) 2536593/24-07 с присоединением заявки РЙ

Государственник еоиетет

СССР во делам кеобретеннй и отнритнй (23) Приоритет

Опубликовано 05.11.79. Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 10. 1 1. 79 (5З) УДK 621.314. .58 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Авдеев, A. П. Пакидов и В. Ф. Худяков

Л енинградский институт авиационного приборостроения

{71) Заявитель (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ

МОДУЛЯLNЕЙ

Изобретение относится к преобразовательной технике, к преобразователям,. выполненным на полупроводниковых приборах с управляющим электродом и может быть использовано во вторичных источни5 ках питания радиоэлектронной аппаратуры, в управляемых электроприводах и в автоматике.

Известен источник питания, выполненный на двух транзисторных инверторах, собранных по двухтактной схеме с самовозбуждением(1 J. Один из инверторов синхронизируется напряжением другого инвертора путем включения синхронизирующей обмотки в базовые цепи его транзисторов, причем управление фазой выходного напряжения вспомогательного инвертора осуществляется путем изменения постоянной времени перезаряда кондеисатора, включенного через управляющий резистор и базовые обмотки выходного трансформатора в цепь обмотки синхронизации.

Недостатком этого устройства является

его сложность, обусловленная применением трех дополнительных групп диодов, обеспечивающих процесс .перезаряда конденсатора, а также низкий YJIEl из-за дополнительных потерь от сквозных токов.

Известен транзисторный инвертор, позволяющий осуществлять широтно-импульсную модуляцию за счет регулировки выходного напряжении, при этом данный инвертор работает на высоких частотах и не имеет сквозных токов(2).

Недостатком устройства является малый диапазон модуляции выходного напряжения на повышенных частотах. Недостаток обусловлен тем, что при увеличении длительности задержки уменьшаетса плительность насьпцающего транзистор импульса; что при експотенциальном законе нарастания заряда приводит к уменьшению степени насыщения транзистора и ограничивает увеличение задержки.

Наиболее близким по технической сущности является транзисторный инвертор с широтно-импульсной модуляцией, содержащий генератор прямоугольного напря696586 женин и ведомый двухтактпый генератор с выходными трансформаторами, выходные обмотки которых соединены последовательно, а каждая синхронизирующая обмотка генератора прямоугольного напряжения Б связана с управляющим переходом соответствующего тр анзистора ведомого генератора через базовую обмотку этого генератора и общий регулирующий элемент и реактивный элемента 31.Однако этот инвертор позволяет обеспечивать широкий диапазон модуляции только на низких частотах порядка десятков и сотен герц. При использовании таких инверторов возникает задача получения выпрямленного напряжения.

Поэтому в данном случае целесообразно использовать такие инверторы на высоких частотах, так как в этом случае уменьшаются габариты выходных трансформаторов.

Целью изобретения является обеспечение работы инвертора на высоких частотах.

Эта достигается тем, что предложен25 ный транзисторный инвертор, содержащий генератор прямоугольного напряжения и ведомый двухтактный генератор с выходными трансформаторами, выходные обмотки которых соединены последовательно, зп а каждая синхронизирующая обмотк, генератора прямоугольного напряжения связана с управляющим переходом соответствующего транзистора ведомого генератора через базовую обмотку этого генеpampa и общий регулирующий элемент и реактивный элемент, который связан с управляющим элементом, образуя корректируюшую цепь. При этом реактивный элемент может быть выполнен либо в ви- 40 де конденсатора подключенного параллельно управляющему элементу либо в виде трансформатора через первичные полуобмотки которого синхронизирующие обмотки подключены к управляющим переходам транзисторов ведомого автогенератора, а управляющий элемент включен в цепь вторичной обмотки этого трансформатора.

Наличие корректирующей цепи позволяет изменять форму базового тока транзисторов таким образом, чтобы, в зависимости от типа реактивного элемента, происходило более быстрое установление избыточного заряда в базе при накоплении реактивной энергии элементом, или менее интенсивное рассасывание накопленного заряда при расходовании энергии реактивного элемента. В первом случае реактивный элемент позволяет форсировать насыщение транзистора, во втором— демпфирует процесс рассасывания.

Последовательное согласное включение нагрузочных обмоток выходных трансформаторов приводит к уменьшению тока коллектора выключаемого транзистора на интервале задержки и уменьшению величины граничного заряда насыщения, так как при таком включении нагрузочных обмоток ток в нагрузке на интервале задержки не протекает. Управление задерж. кой происходит s режиме холостого хода ведомого автогенератора, что при тех же параметрах сигналов управления дает большую чувствительность схемы к управляющему воздействию.

На фиг. 1, схематически изображен предложенный инвертор:

1 — генератор прямоугольного напряжения, 2 — ведомый двухтактный автогенератор, 3,4 — выходные трансформаторы генератора прямоугольного напряжения и ведомого автогенератора, 5,6 — базовые обмотки выходного трансформатора ведомого автогенератора, 7,8 — синхронизирующие обмотки ведомого автогенератора, 9, 10 — транзисторы ведомого автогенератора, 11, l 2 — выходные обмотки трансформаторов, 13 — нагрузка, 14 — управляющий элемент, 15 — конденсатор.

Работа инвертора осуществляется в соответствии с временными диаграммами (фиг. 2). Источник прямоугольного напряжения 1 вырабатывает переменное напряжение прямоугольной формы T„ снимаемое с обмотки ll и синхронизирующих обмоток 7,8. C синхронизирующих обмоток напряжение поступает на базовые переходы. транзисторов 9, 10 ведомого автогенератора, осуществляя его синхронизацию. Выходное напряжение автогенератора 2, снимаемое с обмотки 12 V и базовых обмоток 5,6 повторяет форму напряжения источника 1, но сдвинуто по фазе на время задержки переключения транзисторов 9, 10. Суммарное напряжение V представляет собой последовательность знакопер еменных, модулированных по ширине импульсов, длительность которых зависит от времени задержки переключения транзисторов 9,. 10> связанного с временем рассасывания избыточного заряда в базе насыщенных транзисторов. Ток в нагрузке 13 и в коллекторных цепях транзисторов 9, 10 при согласном включении обмоток 11, 12 протекает только на интервалах совпадения

696586 полярности напряжений источника 1 и автогенератора 2. На интервале задержки выходного напряжения автогенератора 2 ток в нагрузке отсутствует, а коллекторный ток транзисторов 9, 10 уменьшается до величины тока холостого хода трансформатора 4. Соответственно уменьшается величина граничного заряда базы и возрастает избыточный заряд неосновных носителей базы открытого транзистора.

Таким образом формирование задержки осуществляется при малых значениях граничного заряда, что позволяет повысить чувствительность схемы и исключить влияние нагрузки на процесс модуляции.

Управление задержкой переключения транзисторов осуществляется регулированием режимов насыщения и рассасывания заряда базы открытого транзистора. Напряже20 ние управления транзисторов 9, 10, сни-. маемое с обмоток 5, 7 и 6, 8 соответ ственно, повторяет по форме напряжение нагрузки, но имеет меньшую амплитуду.

Рассмотрим процессы в схеме, начиная

25 с момента отпирания транзистора 9.,Отпирающее напряжение обмоток 5,7 приводит к форсированному насыщению транзистора током конденсатора и быстрому установлению избыточного заряда Q

Установившееся значение избыточного заряда определяется активной составляющей базового тока, протекающего через резистор 14. С изменения полярности синхронизирующего напряжения V начи11 нается процесс рассасывания избыточного заряда под действием разности напряжений на обмотках 5, 7, энергии запасенной конденсатором и рекомбинации носителей в объеме базы, При достижении зарядом граничного значения транзистор 9 выходит из насыщения и запирается, что приводит к изменению полярности выходного напряжения автогенератора 2 и оптиранию транзистора 10. В дальнейшем про- 45 цессы периодически повторяются.

35

Расширение диапазона модуляции происходит за счет форсированного паснццения транзисторов ведомого автогенера- 50 тора током заряда конденсатора и исключения зависимости величины избыточного заряда от длительности насыщающего импульса. Повышение чувствительности при согласном включении обмоток в цепи нагрузки происходит в результате уменьшения тока коллектора открытого транзистора на интервале задержки, что приводит к скачкообразному увеличению избыточноso заряда за счет уменьшения граничйого значения заряда насыщения.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема инвертора, в которой для расширения диапазона модуляции использована индуктивность намагничивающего контура трансформатора 16, 17, 18— первичные полуобмотки трансформатора

17, 18 19 — вторичная обмотка трансформатора 19.

Синхронизирующие обмотки 7,8 ведомого автогенератора 2 подключены к общей шине транзисторов 9, 10 через первичные полуобмотки 17, 19 трансформатора 16. Управляющий элемент 14 включен в цепь вторичной обмотки 19 трансформатора 16.

Работа этого устройства отличается тем, что отпирание транзистора не форсируется, а расширение диапазона модуляции происходит за счет замедления процесса рассасывания накопленного избыточного заряда при смене полярности синхронизирующего напряжения. Ток в базе открытого транзистора не меняет своего знака, а протекает в прежнем направлении, убывая по закону спадания тока в индуктивности, и поддерживает избыточный заряд, убывающий за счет рекомбинации.

Устройство может быть выполнено на двухтактном автогенераторе, собранном по лучевой, мостовой и другим известным схемам, к.аК однофазным, так и многофазным.

Формула изобретения

1. Транзисторный инвертор с широтноимпульсной модуляцией, содержащий генератор прямоугольного напряжения и ведомый двухтактный генератор с выходными трансформаторами выходные обмотки которых соединены последовательно, а каждая синхронизирующая обмотка генератора прямоугольного напряжения связана с управляющим переходом соответствующего транзистора ведомого генератора через базовую обмотку этого генератора и общий регулируюцп и элемент, И реактивный элемент, отличающийся тем, что, с целью обеспечения работы инвертора на высоких частотах, реактивный элемент связан с управляющим элементом образуя корректирующую цепь.

2. Транзисторный инвертор по п. 1, отлич ающийся тем,что, реактивный элемент выполнен в виде конленсатора, подключенного параллельно управляющему элементу.

3. Транзисторный инвертор по п. 1, отличающийся тем, что, реактивный элемент выполнен в виде трансфор- матора, через первичные полуобмотки которого синхронизирующие обмотки подключены к управляющим переходам транзистс ров ведомого автогенератора, а управляющий элемент включен в цепь вторичной обмотки этого трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СЩА М 3031629, кл 331-11;3 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

Мо 545054, кл. Н 02 М 7/537 1974.

3. Авторское свидетельство СССР ао заявке N 2519407/07, кл Н 02 М 7/537, 1977.

696586

ФР2 5

Составитель Г. Огнев

Редактор Н. Алышева Техуед Л. Алферова Корректор Г. Назарова

Заказ 6789/56 Тираж 857 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откры.тий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4